港口用鋼絲繩芯輸送帶的覆蓋膠耐磨性配方設計研究

王幫慶

（陽泉煤業集團有限責任公司奧倫膠帶分公司,山西 陽泉 045000）

引 言

港口用鋼絲繩芯輸送帶,由于長期連續化作業生產,對其有較高的耐磨性要求［1］。在正常使用情況下,輸送帶會磨損,當覆蓋膠被磨掉,露出骨架結構時,即可認為該輸送帶已經達到使用壽命。若繼續使用,輸送帶體將被磨損,芯層遭到破壞,工作條件不變的情況下,其應力會隨著磨損量的增大而增加,超過其許用值時,輸送帶將被拉斷［2－3］。所以,本文進行了輸送帶耐磨性的配方研究。

1 實驗部分

1.1 原材料

BR,牌號9000,中國石油天然氣股份有限公司；1＃煙片膠,馬拉西亞進口；炭黑N220、N330,山西三強炭黑集團；其他原材料均為市售工業品。

1.2 主要設備和儀器

電加熱平板硫化機,XLB－400/3（D）64T,青島雙凌科技設備有限公司；硬度計（邵氏A）,上海化工機械四廠；磨耗機,GT－7012－D,高鐵檢測儀器有限公司；電子拉力機,GT－AI－3000,高鐵科技股份有限公司；開煉機,XK200－50型,青島雙凌科技設備有限公司；光電天平,GT－XB－320－M,高鐵檢測儀器有限公司。

1.3 試樣制備

混煉膠按照常規混煉工藝在開煉機上制備,硫化膠在雙平板硫化機上制備,硫化條件為165℃、12min。

1.4 性能測試

膠料各項性能能均按照應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 主體材料

天然膠分子鏈柔順,耐疲勞性和耐磨性能優異,順丁膠具有良好的彈性,是通用橡膠中彈性最好的一種,優異的耐老化性能,動態生熱低,因此,選擇BR/NR并用膠作為耐磨輸送帶的覆蓋膠主體材料。基本配方為生膠100,硫磺2.5,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,炭黑 N220 55,促進劑 NS 1,增塑劑5。BR/NR并用效果如表1所示。

表1 煙片膠/順丁膠并用對膠料性能的影響

綜合來看,煙片膠/順丁膠配比份數為30/70時,硫化膠拉伸強度和標準接近,并且優于標準。

2.2 補強體系

不同種類的炭黑和白炭黑,用量和份數對硫化膠的耐磨性有很大的影響。通過補強劑份數和種類的調整對比實驗,選擇最優方案。基本配方（份數）為：煙片膠30,順丁膠70,硫磺2.5,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,防焦劑0.5,促進劑 NS 1,增塑劑5。

從表2可以看出,在相同用量前提下,炭黑N220的補強效果優于N330,白炭黑表面積大、活性高,對硫化膠拉伸強度、撕裂強度和耐磨性都有幫助,但炭黑N220用量過大或者過小都降低膠料耐磨性。最終確定補強體系采用炭黑N220 45份,白炭黑用量10份。

表2 補強劑不同品種和用量對膠料性能的影響

2.3 硫化體系

從配方設計來說,引起焦燒的主要原因是硫化體系選擇不當。本實驗為了使膠料有足夠的加工安全性,選擇促進劑NS。并且加入防焦劑0.5份,延長焦燒時間和正硫化時間。基本配方（份數）為煙片膠30,順丁膠70,炭黑N220 45,白炭黑10,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,防焦劑0.5,增塑劑5。

從表3可以看出,當硫磺用量為2份,促進劑NS用量1份時,硫化膠的磨耗量最小,強度也符合要求［4］。

表3 硫磺與促進劑不同份數對膠料性能的影響

2.4 增塑劑

配方研發中,選擇增塑劑：軟化重油、DOP、芳烴油和松焦油進行實驗。通過比較獲得表4結果,從而選擇DOP作為增塑劑。

表4 不同種類增塑劑對膠料性能的影響

由于加工工藝性的要求,DOP份數不能過大,所有配方中使用3份。從表4可以看出,使用DOP混煉膠的磨耗量最小,所以,配方確定使用DOP,份數為3份。

2.5 防護體系

港口用鋼絲繩芯輸送帶,由于日照、紫外線等作用,易發生橡膠老化,減少使用壽命,所以應進行防護體系配合。防老劑最好采用能防止疲勞老化的品種。具有優異的防臭氧老化的對苯二胺類防老劑,尤其4010NA效果最好。而后,加入抗熱氧劑FG101進行實驗。本實驗加入4010NA 2份,FG101 1份。

通過對配方的主材料、硫化體系、補強體系和防護體系等的研究,最終選擇覆蓋膠的配方（份數）為：煙片膠30,順丁膠70,硫磺2,促進劑1份,炭黑N220 45,白炭黑10,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑4010NA 2,防焦劑0.5,增塑劑5,DOP 3,FG101 1。配方的性能如表5所示。

表5 優選配方混煉膠性能

從表5可以看出,覆蓋膠的拉伸強度和磨耗量都達到了設計要求。

3 結語

采用優選配方能夠達到很好的耐磨性,對港口用輸送帶有很大的幫助。

參考文獻：

［1］ 張殿榮,辛振祥.現代橡膠配方設計［M］.北京：化學工業出版社,2001.

［2］ 楊清芝.現代橡膠工藝學［M］.北京：中國石化出版社,2004.

［3］ 梁星宇.橡膠工業手冊［M］.北京：化學工業出版社,1992.

［4］ 鄧本誠,紀奎江.橡膠工藝原理［M］.北京：化學工業出版社,1984.